Prüfadaptermontage für elektronische Flachbaugruppen

Seit 1989 entwickelt Reinhardt eigene Prüfadapter. Das waren zunächst mechanische Konstruktionen mit einer Art Schublade und den entsprechenden VG-Steckerleisten für die individuelle Kontaktierung jeder Baugruppe. Zum Fixieren der elektronischen Baugruppen auf dieser schubladenartigen Adapterplatte wurden gefederte Fangstifte entwickelt, damit die Kontaktierung der elektronischen Flachbaugruppen problemlos verwirklicht werden konnte. Ein besonderes frei justierbares Niederhaltersystem ermöglichte es, die elektronischen Flachbaugruppen auf der Adapterschublade entsprechend einzudrücken und zu kontaktieren.

Weil sich das Heraussuchen zum Bohren der Anschlusspunkte, aber auch der Fangstifte als sehr zeitaufwendig erwies, entwickelte man eine Software, die dazu diente, aus den fast überall vorhandenen Gerberdaten, welche standardmäßig nur aus Vektoren bestehen, ein komplettes mehrlagiges Layout zu errechnen und es grafisch darzustellen. Es war also damit möglich, ein komplettes Layout in vielen Lagen mit den entsprechenden Durchkontaktierungen zu erstellen, um so jeden Leiterbahnverlauf voll darzustellen, auch wenn er durch viele Lagen fortgeführt wird.

Zu dieser Software folgte eine automatische Suche von Kontaktierungspunkten, welche über die D-Codes der Gerberdaten entnommen werden, um sie zu favorisieren oder zu unterdrücken. Damit ließen sich dann Bohrpläne erstellen, wobei wir die Mitte des Prüfadapters nutzten und einen automatischen Referenzpunkt erzeugten, der es dann ermöglichte, mit einer X-Y-Z-Bohranlage den Adapter automatisch zu bohren.

Des Weiteren wurde die Software so weit optimiert, dass man in der Lage war, Kontaktierungspunkte zu verschieben, um so möglichst mit der Standard 1/10“-Nadel nahezu alle Netze zu kontaktieren. Ein mit dieser Software gesteuertes Bohrzentrum erlaubte es, die Adapterschublade in Compositetechnik oder auch FR4-Glasfaser zu bohren.

Da das Setzen der Prüftstifte, welche in Hülsen eingedrückt wurden, eine weitere sehr diffizile Aufgabe war, haben wir sie mit einem Setzwerkzeug des X-Y-Z-Bohrcenters aus einem Magazin, in dem die Nadeln inkl. der Hülse eingesetzt wurden, mit Hilfe von Vakuum herausgenommen und dann gezielt mit einer Genauigkeit nicht nur von 10 bis 20 µm in X- und Y-Richtung, sondern auch in der Höhe eingedrückt. Es wurde dafür Sorge getragen, dass die Nadel mit der Hülse absolut senkrecht eingedrückt wurde und so die zu kontaktierende Prüffläche mit höchster Präzision sicher kontaktiert hat.

Gewisse Prüfflächen benötigen aber auch andere Kontaktierungsformen der gefederten Kontaktstifte. Deshalb wurde das Magazin zweigeteilt und die Möglichkeit geschaffen, Prüfstifte mit Kronen und in zweiter Position Prüfstifte mit scharf geschliffenen Spitzen (Speere) zu verwenden.

Seit 1990 liefert Reinhardt diese Anlagen, wobei die Software kontinuierlich verbessert wurde. Schließlich sind Gerberdaten kein Standard, sondern Software, die den verschiedenen Technologien und Handhabungen angepasst wurde. Deshalb hat Reinhardt diese Neuerungen in die eigene Software aufgenommen.

Wirewrap up to date

Die verwendeten gefederten Kontaktstifte, die sich in den Hülsen befanden, hatten als unteren Anschluss einen Wirewrap-Pfosten mit einem Außendurchmesser von 0,63 m x 0,63 mm, genau wie die Wirewrap-Pins der VG-Leisten, welche innerhalb der Schubladen fixiert waren, um die Verbindung mit dem Testsystem aufzunehmen. Nachdem das Wirewrap-Verfahren eines der besten Kontaktierungssysteme noch vor dem Löten ist, ist es ideal, die Verbindung zwischen dem Testsystemstecker und den Wirewrap-Pins der Prüfstifte damit herzustellen.

Das Verdrahten muss besonders beim In-Circuit-Test gezielt vor sich gehen, das heißt, dass der gefederte Kontaktstift an den richtigen Pin der Steckerleiste gewrappt werden muss. Dieser Prozess ist sehr aufwendig und benötigte damals 1 bis 2 Tage für eine Baugruppe mit 300 gefederten Kontaktstiften. Weil Zeit Geld und sehr kostbar ist, haben wir uns dazu entschlossen, 64-polige und jetzt natürlich 96-polige VG-Leisten zu liefern, welche an einer Seite bereits die Wrap-Verbindung haben (etwa 35 cm lange Drähte) und mit ihrem offenen Ende zur Verfügung zu stellen.

Das Anschließen jedes freien Drahtes an den Wirewrap-Anschluss eines gefederten Kontaktstifts erfolgt wahllos, um so in kurzer Zeit, sprich 2 Stunden, die Wirewrap-Aufgabe zu verwirklichen. Infolgedessen mussten wir unsere Programmierung für unser Testsystem auf dieses Konzept anpassen. Das heißt, mit Hilfe einer Suchprobe, die standardmäßig zu unserem Testsystem gehört, wurde jeder freie Kontaktstift der Adapterschublade vollkommen zufällig verdrahtet.

Mit dieser Suchprobe wurde man durch die Software des Testsystems geführt, welcher, nachdem wir die Möglichkeit besitzen, unsere Baugruppe und deren Testpunkte auf dem Bildschirm vollgrafisch darzustellen und nachdem wir über die Gerberdaten auch noch das Leiterplatten-Bestückungsbild sichtbar machen können, diese von der Software vorgewählten Punkte einfach mit der Probe zu berühren, um so systemgeführt in etwa 15 bis 20 Minuten 300 Testpunkte zu identifizieren.

Da jeder Incircuittestpunkt im späteren Funktionstest auch als Messkanal genutzt werden kann, ist ein großer Teil der Funktionsverdrahtung bereits erfolgt und es verbleiben nur etwa 20 bis 30 Zusatzverdrahtungen, welche jedoch mit entsprechendem Aufwand gezielt verdrahtet werden müssen, um Netzgeräte, Generatoren, Pulsgeneratoren, Stimulierungskanäle und Logikkanäle zu verbinden. Diese Verdrahtungszeit wird in etwa eine weitere Stunde in Anspruch nehmen.

Zeit gespart

Wenn man jetzt das Bearbeiten der Gerberdaten von typisch 15 bis 20 Minuten plant und das folgende Bohren vom Adapter und das Setzen der Stifte mit etwa weiteren 1 bis 2 Stunden annimmt und danach noch die Verdrahtung für den ICT und den FT mit dem Lernen der Pins dazurechnet, werden weitere 2 bis 2,5 Stunden fällig. Zusammen ergibt das ca. 5 Stunden, wobei der Prüfadapter im eigenen Hause erstellt werden kann und die Kommunikation mit einem Dienstleister, der Prüfadapter erstellt, eingespart werden kann.

Die Adapterplattenerstellung vereinfacht

Erfahrungsgemäß benötigt man zur Vorbereitung der Unterlagen ca. 2 Arbeitstage, welche ein Dienstleister braucht, um die Adapterschublade zu erstellen und erfahrungsgemäß warten diese Leute nicht unbedingt auf Ihren Auftrag, so dass in 4 bis 5 Wochen mit einer Fertigstellung des Adapters gerechnet werden kann, wobei die Fehlerfreiheit noch ein offener Punkt ist. Bei unserer Methode ist die Wahrscheinlichkeit von Fehlern beim ICT nahezu Null und beim FT aufgrund der wenigen verwendeten, von Hand verdrahteten Anschlüsse geringer, als wenn man alles von Hand verdrahtet hätte.

Das verwendete Bohrcenter kostete damals 13.800 Euro netto und es mussten mindestens 6 Prüfadapter erstellt werden, um die Investition zu rechtfertigen. Wir haben weit über 100 dieser Geräte geliefert und so unseren Kunden zu kürzester Adaptererstellungszeit verholfen.

Da es jetzt mit dem AAE-CNC 2 von Reinhardt eine X-Y-Bohrmaschine gibt, die preiswerter ist, hat man auf dieses Konzept umgestellt, so dass der Anwender für eine Investition von 8.000 Euro netto bereits bei 4 Adaptern die Investition amortisieren können.

Es ist daher empfehlenswert für jeden Anwender unserer Testsysteme, welcher mehr als 4 Baugruppen pro Jahr herstellt und an kürzester Herstellung interessiert ist, in eine solche Einheit zu investieren, um entsprechend flexibel und von Fremdfirmen autark zu sein.

(hb)